PORTOFOLIO MEKANIKA TEKNIK “GAYA DAN MOMEN”

OLEH :

YAKOBUS RHIO WIDODO (32/XTPB)

SMK PANGUDI LUHUR MUNTILAN

TAHUN PELAJARAN 2013/2014

Kata Pengantar

          Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan segala limpahan karunia dan rahmat. Sehingga penulis dapat menyusun Portofolio Mekanika Teknik dengan judul “GAYA DAN MOMEN” dengan lancar.

          Penulis ucapkan terima kasih kepada semua yang terlah membantu terselesainya Portofolio ini. Ucapan terima kasih penulis berikan kepada:

1.     Br. Titus Totok Tri Nugroho, S.T. selaku kepala SMK PANGUDI LUHUR MUNTILAN.

2.     Br. Agustinus Marsanto, FIC Selaku guru pembimbing penulis, yang memberikan dorongan, masukan kepada penulis.

3.     Bapak D. Kristantara, S.Pd selaku wali kelas X TPB.

4.     Semua pihak yang tidak dapat disebutkan satu - persatu oleh penulis.

Portofolio ini tentunya masih memiliki banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, penulis membutuhkan kritik dan saran dari Anda demi penyempurnaan makalah ini.

Semoga Portofolio ini dapat memberikan manfaat bagi orang lain dan pada proses pembelajaran selanjutnya.

Magelang, 16 Mei 2014

(Yakobus Rhio Widodo)

DAFTAR ISI

1.     Halaman Judul                                                                         1

2.     Kata Pengantar                                                                         2

3.     Daftar Isi                                                                                  3

4.     Pengertian                                                                                 4

5.     Pembelajaran                                                                            4

a.     Hal yang aku peroleh selama pembelajaran                    4

b.     Hal yang dapat aku pelajari dari materi                          7

c.      Hal membuat aku tertarik untuk mempelajari                7

d.     Hal yang ingin aku ketahui tetapi belum didapat            7

6.     Pengembangan                                                                          8

7.     Manfaat/Kegunaan Pembelajaran Bagi Hidup Sehari-Hari       13

8.     Manfaat/Kegunaan Pembelajaran Bagi Diriku Sendiri             14

9.     Usulan Untuk Pembelajaran Yang Akan Datang                     14

10.                                                                                                                                                                                                                                                   Daftar Pustaka         15

PENGERTIAN

Gaya didefinisikan sebagai penyebab terjadinya perubahan keadaan benda, yaitu dari keadaan diam ke keadaan bergerak atau dari keadaan bergerak ke keadaan diam. Cara menyusun 2 atau lebih gaya :

-          Metode grafis

-          Metode analitis

-          Metode poligon

Momen adalah hasil kali antara gaya (F) dengan jarak (L) (M=F x L). Jika momen bergerak ke arah kanan (searah jarum jam) maka nilainya positif (+), jika momen bergerak kearah kiri (berlawanan arah jarum jam) maka nilainya negstif (-). Momen dibagi menjadi 2 yaitu momen gaya dan momen kopel. Ciri-ciri momen kopel adalah:

-          Memiliki 2 jenis gaya

-          2 gaya yang dimiliki saling berlawanan arah

-          2 gaya yang dimiliki besarnya sama

-          2 gaya yang dimiliki tidak 1 titik tangkap

PEMBELAJARAN

a.     Hal yang aku peroleh selama pembelajaran

[ GAYA

Gaya didefinisikan sebagai penyebab terjadinya perubahan keadaan benda, yaitu dari keadaan diam ke keadaan bergerak atau dari keadaan bergerak ke keadaan diam.

Gaya biasanya disimbolkan dengan huruf F.

Gaya berkaitan erat dengan Hukum Newton, berikut ini sedikit penjelasan tentang hukum newton:

Issac Newton dalam karya terbesarnya ‘Principia’ mengemukakan tiga buah hukum dasar bagi persoalan gerak yang dikenal dengan 3 hukum Newton

·         Hukum Newton I : Setiap benda akan tetap berada dalam keadaannya yang diam atau bergerak lurus beraturan, kecuali bila dipaksa oleh gaya-gaya yang resultannya tidak nol yang bekerja padanya. Hukum ini dikenal pula sebagai hukum inersial (hukum kelembaman)

·         Hukum Newton II: Kecepatan dan arah perubahan momentum suatu benda terhadap waktu adalah sebanding dan searah dengan gaya yang dikenakan pada benda tersebut

F = m . A

F = gaya resultan (N atau kg.m/s²)

m= massa (kg)

a= percepatan (m/s²)

·         Hukum Newton III: Setiap gaya aksi pada suatu benda ke benda lain akan menimbulkan gaya reaksi yang besarnya sama dan arahnya berlawanan dengan gaya aksi  tersebut

F_aksi = - F_reaksi

Menyusun 2 buah gaya.

Arah gerak dan besar gaya pada benda A dipengaruhi oleh dua komponen gaya masing-masing gaya F1 dan F2. Pengaruh gaya F terhadap benda/titik A dapat diwakili oleh Resultane gaya (F) yang besarnya dapat ditentukan sebagai berikut:

Hal-hal Istimewa

1. Komponen-komponen gaya mempunyai arah sama

            α=0; R=F1+F2

2.      . Komponen-komponen gaya mempunyai arah berlawanan

            α=180; R=F1-F2

3.      Komponen-komponen gaya berdiri tegak lurus sesamanya

α=90;

Menyusun dan menguraikan lebih dari dua buah gaya dengan titik tangkap yang sama

1.      Metode grafis

2.      Metode Analitis

F1x = F1cosα

F1y = F1sinα

F2x = F2sinβ

F2y = F2cosβ

F3x = F3cosɣ

F3y = F3sinɣ

3.      Metode Poligon

[  MOMEN

1.      Momen Gaya

            merupakan hasil kali gaya itu terhadap jaraknya pada titik tersebut.

Momen gaya dari titik A = +F.L

           

            Momen gaya ke arah kanan bernilai positif (+)

            Momen gaya ke arah kiri bernilai negatif (-)

2.      Momen Kopel

            Kopel adalah dua buah gaya yang sama besar, sejajar dan berlawanan arah.

Nilai momen kopel : ke kanan (+)  ; ke kiri (-)

b.      Hal yang dapat aku pelajari dari materi

Hal yang dapat aku pelajari dari materi adalah pengertian gaya dan momen, dan berbagai macam gaya dan momen. Selain itu sya juga belajar cara menghitung dengan teknik dan langkah-langkah yang benar besarnya gaya dan momen serta contoh penerapannya dalam kehidupan sehari-hari.

c.      Hal membuat aku tertarik untuk mempelajari

Hal yang membuat aku tertarik adalah cara menyampaian oleh guru lebih menjurus ke hal-hal yang dapat kita jumpai dalam kehidupan sehari-hari sehingga mudih mudah untuk dibayangkan dan dipahami.

d.    Hal yang ingin aku ketahui tetap belum didapat

Hal yang ingin aku ketahui tetapi belum aku dapat dalam pembelajaran adalah pengaruh, klasifikasi dan macam-macam gaya beserta cara rumusnya. Selain itu saya juga ingin mengetahui penghitungan momen yang menggunakan sudut

PENGEMBANGAN

[ GAYA

Di dalam ilmu fisika, gaya merupakan apapun yang dapat menyebabkan sebuah benda bermassa mengalami percepatan. Gaya memiliki besar dan arah, sehingga merupakan besaran vektor. Satuan SI yang digunakan untuk mengukur gaya adalah Newton (dilambangkan dengan N). Berdasarkan Hukum kedua Newton, sebuah benda dengan massa konstan akan dipercepat sebanding dengan gaya netto yang bekerja padanya dan berbanding terbalik dengan massanya.

Pengaruh Gaya

Pengaruh gaya pada benda antaralain sebagai berikut.

·         Menyebabkan perubahan kecepatan gerak benda.

·         Menyebabkan benda diam menjadi bergerak dan sebaliknya.

·         Mengubah arah gerak benda.

·         Mengubah bentuk suatu benda.

Klasifikasi Gaya

Gaya dapat diklasifikasikan menjadi dua, Yaitu:

1.      Gaya sentuh

Gaya sentuh adalah gaya yang bekerja pada suatu benda dengan melalui sentuhan pada permukaan benda tersebut. Contoh gaya sentuh antara lain seorang anak yang mendorong meja (gaya gesek), seorang ibu yang mengangkat barang belanjaannya (gaya otot), seorang anak yang mengayuh sepeda (gaya otot), dan pemain basket yang melempar bola basket(gaya otot).

2.      Gaya tak sentuh

Gaya tak sentuh dapat didefinisikan sebagai gaya yang bekerja pada benda tanpa menyentuh benda tersebut. Contoh buah mangga yang jatuh dari tangkainya pernahkah kamu mengamati besi yang ditarik magnet.

Jenis- jenis gaya

Gaya otot, gaya gesek, gaya pegas, gaya gravitasi bumi, gaya listrik, gaya magnet. Gaya dapat diukur dengan menggunakan neraca pegas atau dinamometer. Satuan gaya dalam SI adalah newton (disingkat N). Satuan ini dipakai untuk menghormati tokoh Fisika Sir Isaac Newton.

Gaya Gesekan. Gaya gesekan adalah gaya yang ditimbulkan oleh dua buah benda yang saling bergesekan. Gaya gesekan selalu memiliki arah yang berlawanan dengan arah gerak benda. Gaya gesek ada dua macam, yaitu gaya gesek statis dan gaya gesek kinetis. Gaya gesek statis terjadi pada benda diam atau akan bergerak dan gaya kinetis terjadi pada benda bergerak. Contohnya: gaya gesek pada roda ban sepeda dengan jalan, gaya gesek sepatu pada lantai, gaya gesek pada roda gear. Gaya gesek yang menguntungkan dan merugikan Menguntungkan contohnya: dapat berjalan di atas tanah dengan nyaman, ban mobil dengan jalanan, rem kendaraan. Merugikan: mesin motor/ mobil dapat menimbulkan panas yang berlebihan apabila menmpuh jarak tertentu, gesekan antara ban mobil denagn

jalan mnyebabkan aus, air laut dan kapal menyebabkan dapat menghambat kapal laut.

Rumus-Rumus Gaya

Rumus-rumus gaya normal di dalam pelajaran fisika secara umum adalah sebagai berikut :

v  Rumus Gaya Normal Pada Lantai Datar (N)

N = w = m. g

Keterangan :

N = Gaya Normal (N)

w = Gaya Berat (N)

m = massa benda (Kg)

g = gravitasi bumi (m/s²)

v  Rumus Gaya Pada Lantai Datar Bersudut α

Fx = F cos α

Fy = F sin α

N = W – F cos α

Keterangan :

Fx = Gaya terhadap sumbu x (horizontal)

Fy = Gaya terhadap sumbu y (vertikal)

α = Besarnya Sudut Lantai

v  Rumus Gaya Normal Pada Bidang Miring

N = W cos α

v  Gaya Gesek Statis dan Kinetis

F statis = Ms . N

F kinetis = Mk . N

Keterangan :

Fs = Gaya Gesek Statis

Fk  = Gaya Gesek Kinetis

Ms = Koefisien statis

Mk = Koefisien Kinetis

Contoh Perhitungan

}  Sebuah balok yang mmpunyai berat 150 N ditarik dengan grafitasi bumi 10 m/s². maka massa balok adalah…

Jawab :

Diketahui :      w = 150 N

                        g = 10 m/s²

Ditanya : m = ??         

Jawab :           

m = w/g

            m = 150 / 10

            m = 15 Kg

}  3. Kotak bermassa 1 kg sedang meluncur ke bawah dengan kecepatan konstan di atas permukaan bidang miring kasar. Tentukan koefisien gesek kinetis… (g = 10 m/s²)

Jawab :

Diketahui :      m = 1kg

                        g = 10m/s²

                                w = m x g

                             = 1 x 10 =10 N

                        w_x = w sin 30^o = (10N) (0,5) = 5 N

                        w_y = w cos 30^o = (10 N) (0,5 ) = 5 N

                        Gaya normal (N) = w_y = 5 N

Ditanya : Mk ??

Jawab :           

 = 0

w_x – F_k = 0

w_x = F_k

wx = Mk . N

5 = Mk (5)

Mk = 5/5

Mk =  = 0,58

}  Balok bermassa 1 kg sedang diam di atas permukaan bidang datar kasar. Koefisien gesek statis adalah 0,4  dan percepatan gravitasi 10 m/s². Tentukan besar gaya gesek statis

Jawab :

Diketeahui :     m = 1kg

                        Mk = 0,4

                        g = 10 m/s²

Ditanya : Fs =??

Jawab :

Fs = N x Mk

Fs = m x g x Mk

Fs = 1 x 10 x 0,4

Fs = 4 Newton

[  MOMEN   

Gambar 6.12 (a) Gaya yang menghasilkan momen gaya positif (mendekati pembaca) ditandai dengan titik. (b) Gaya yang menghasilkan momen gaya negatif (menjauhi pembaca) ditandai dengan tanda silang.

Perjanjian tanda untuk arah momen gaya ini dapat dijelaskan dengan aturan tangan kanan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6.12. Arah jarijari merupakan arah lengan gaya, dan putaran jari merupakan arah gaya (searah putaran jarum jam atau berlawanan arah). Arah yang ditunjukkan oleh ibu jari Anda merupakan arah momen gaya (mendekati atau menjauhi pembaca). Perhatikan Gambar 6.13. Jika pada benda bekerja beberapa gaya, momen gaya total benda tersebut adalah sebagai berikut. Besar τ yang ditimbulkan oleh F₁ dan F₂terhadap titik O adalah τ₁ dan τ₂. τ₁ bernilai negatif karena arah rotasi yang ditimbulkannya berlawanan arah putaran jarum jam. Sedangkan, τ₂ bernilai positif karena arah rotasi yang ditimbulkannya searah putaran jarum jam. Resultan momen gaya benda itu terhadap titik O dinyatakan sebagai jumlah vektor dari setiap momen gaya. Secara matematis dituliskan

τ_total = Σ (r × F)
atau
τ_total = τ₁ + τ₂

Contoh Penghitungan

Pada sebuah benda bekerja gaya 20 N seperti pada gambar. Jika titik tangkap gaya berjarak 25 cm dari titik P, berapakah besar momen gaya terhadap titik P?

Jawab
Diketahui: F = 20 N, r = 25 cm, dan θ = 150°.
τ = r F sinθ
= (0,25 cm)(20 N)(sin 150°)
= (0,25 cm)(20 N)( ½ )
= 2,5 Nm.

Sebuah gaya F = (3i + 5j) N memiliki lengan gaya r = (4i + 2j) m terhadap suatu titik poros. Vektor i dan j berturut-turut adalah vektor satuan yang searah dengan sumbu-x dan sumbu-y pada koordinat Kartesian. Berapakah besar momen gaya yang dilakukan gaya F terhadap titik poros?

Jawab

Diketahui: F = (3i + 5j)N dan r = (4i + 2j)m.
τ = r × F = (4i + 2j)m × (3i + 5j)N = (4)(5) (k) Nm + (2)(3) (–k) Nm = 14 k
Jadi, besarnya momen gaya 14 Nm yang searah sumbu z.

Batang AC yang panjangnya 30 cm diberi gaya seperti terlihat pada gambar.

Jika BC = 10 cm dan F₁ = F₂ = 20 N, berapakah momen gaya total terhadap titik A?

Jawab

Diketahui: r₁ = 20 cm, F₁ = F₂ = 20 N, r₂ = 30 cm, θ₁ =53°, dan θ₂ = 90°.
τ = –r₁ F₁ sinθ₁ + r₂ F₂ sinθ₂
= –(0,2 m)(20 N)(sin 53°) + (0,3 m)(20 N)(sin 90°)
= –3,2 Nm + 6 Nm = –2,8 Nm

Manfaat/Kegunaan Pembelajaran Bagi Hidup Sehari-Hari

[ GAYA

-         Saat menarik benda berat.

-         Saat mendorong benda berat.

-         Seorang anak menarik mobil-mobilan dengan sudut tertentu.

-          Dalam hukum newton juga terdapat contoh, antara lain:

o  Efek Hukum Newton 1: 
# Benda diam yang ditaruh di meja tidak akan jatuh kecuali ada gaya luar yang bekerja pada benda itu 
# Waktu mobil direm, akan tersentak ke depan. Waktu mobil akan dijalankan, akan tersentak ke belakang.
# Saat salah masang taplak padahal makanan sudah di taruh di atasnya. Tenang, ketika tarik taplak tersebut lurus dan cepat, makanan tidak akan bergeser!
#dll

o  Efek Hukum II Newton: 
# Memakai sabuk sehingga ketika km tersentak ke depan, ada gaya penahan dr sabuk melakukan perlambatan pada gerak kita ke depan dan tubuh kita tertahan. 
# Berat  ( W= M x g ) 
# Energi dan usaha 
# BENDA YANG massanya kecil diberi gaya yang sama dengan benda yang massanya 
besar mengalami percepatan yang lebih besar dibandingkan benda yang massanya besar 

o   Hukum III newton:

# Memukulkan tangan ke tembok dan tangamu sakit 
# Mobil bertubrukkan mengalami gaya aksi dan reaksi yang sama, 
namun opercepatan yang berbeda tergantung massanya 
# Kita dapat berjalan karena ada gaya aksi reaksi 
# Ketapel 
# psenapan dan peluru.

[ MOMEN

-         Saat memutar kunci pas maupun kunci inggris.

-         Membuka pintu air.

-         Mengkayuh pedal sepeda.

-         Menggunakan kunci T.

-         Menggunakan Tap dan Snei.

-         Saat membuka spindel pada mesin.

-         Pada permainan jungkat-jungkit.

-         Memutar baut.

Manfaat/Kegunaan Pembelajaran Bagi Diriku Sendiri

Manfaat dari pembelajaran ini bagi ku adalah aku dapat mengerti lebih jauh menengenai gaya dan momen serta bisa menerapkannya pada kehidupan sehar-hari. Selain itu pembelajaran ini juga dapat aku gunakan dalam kegiatan saat praktek mesin maupun kerja bangku, seperti :

-          Saat menggunakan Tap dan Snei

-          Saat membuka spindel pada mesin/ragum

-          Saat menggunakan kunci pas

-          dll

Usulan Untuk Pembelajaran Yang Akan Datang

Usulan yang dapat saya berikan adalah agar bembelajaran dilaksanakan dengan lebih menyenangkan dan mengambil contoh-contoh dari benda/alat yang berada di sekitar kita. Pembelajaran sebaiknya berlangsung tidak terlalu cepat supaya peserta didik lebih memahami materi yang disampaikan, apalagi terkadang terdapat rumus-rumus yang agaknya sulit untuk dipahami dengan cepat.

DAFTAR PUSTAKA

Materi soft file Mekanika Teknik oleh Br. Agustinus Marsanto, FIC

Materi soft file “Penerapan Hukum Gerak dan Gaya” oleh Bapak Nori Wibowo, S. Pd

http://www.pustakasekolah.com/gaya.html

http://media.smakita.net/wp-content/uploads/2012/01/Contoh-pemanfaatan-torsi-momen-gaya-pada-obeng.jpg

http://syamiahalfi.blogspot.com/2012/11/macam-macam-gaya-dalam-fisika.html

http://smakita.net/pengertian-momen-gaya-torsi/

http://gurumuda.net/contoh-soal-gaya-gesek.html

https://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20101021053335AAZCoIS

• email
• facebook
• linkedin
• twitter
• reddit
• google+

Yakobus Rhio Widodo

jangan lupa kunjungi terus yakobusrw.blogspot.com :)

Get Free Email Updates to your Inbox!

• Rss
• Twitter
• FaceBook
• Google +